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Laboratorio de Cómputo
y Procesamiento Ubicuo
Responsables:
Dr. Saúl Eduardo Pomares Hernández
Dr. Gustavo Rodríguez Gómez
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Breve historia
• El laboratorio fue oficialmente creado en
Septiembre de 2003
• Su fundador fue el Dr. Saúl Eduardo Pomares
Hernández
• Sus primeras actividades fueron:
▫ La puesta en marcha de una Academia CISCO
▫ El desarrollo de una Plataforma de Educación a
Distancia
2
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Principal objetivo
• Proveer un espacio de trabajo para los investigadores del INAOE, estudiantes de postgrado e invitados, donde puedan desarrollar proyectos científicos y tecnológicos en los campos relacionados con: ▫ ● transmisión de datos en redes de sensores y redes
móviles. ▫ ● adquisición de datos y procesamiento a distancia, ▫ ● clasificación y predicción de señales en sistemas
distribuidos, ▫ ● procesamiento paralelo, ▫ ● definición de algoritmos en sistemas multimedia,
entre otros.
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Miembros
Investigadores
• Dra. María del Pilar Gómez Gil
• Dr. José Enrique Muñoz de Cote Flores Luna
• Dra. Angélica Muñoz Melendez
• Dr. Saúl Eduardo Pomares Hernández
• Dr. Gustavo Rodríguez Gómez
Estudiantes Graduados
• ~20 Maestría, ~ 8 Doctorado
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Infraestructura
5
Equipo No.
Workstation Precision T7600 4
Parallel computer T-Series + Dual Xeon HPC 2
Workstation Mobile Precision M6600 4
Tablet iPad con WiFi + 3G 64GB 4
Kit de sensores inalámbricos, Evaluation Kit EV1000 (AVANTIC) 1
iPhone 4s 4
Paquete de sensores Arduino 1
Smartphone Xperia S 4
Tablet Samsung Galaxy Tab 10.1 3
Tarjetas Nvidia GTX480 o GTX570 3
Módulo de sensores inerciales 6
GPS Sistema de captura y actualización de datos geográficos
Movil Nav Juno SB
2
Módulo DG-200 Data Logger 2
Módulo GlobalSat BU-353 waterproof USB GPS receiver 1
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¿Computación ubicua?
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Motivación
• La evolución de la computación se ha
desarrollado a través de tres diferentes eras:
▫ la era de las mainframes
▫ la era de las PCs
▫ la era de los dispositivos móviles
• La internet ha evolucionado al grado de
permitir su acceso a través de dispositivos
móviles a centenas de millones de usuarios con
servicios cada vez más diversificados
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8
Use
rs
Major Trends
1era era
2nda era
2.5 era
3era era
Evolución de la computación Primera era:
Mainframe
(Una computadora – muchos usuarios)
Segunda era:
PC
(Una computadora –
un usuario)
2.5 era:
Dispositivos Móviles
Tercera era:
Sensores
(Un usuario – muchas computadoras)
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Definición
• Es la integración de la informática en el
entorno de la persona, de forma que las
computadoras no se perciban como objetos
diferenciados
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Características: Transparencia
• Interfaces transparentes
▫ Oculta su presentación al usuario
▫ Provee interacción entre el usuario y la
aplicación
Reconocimiento de gestos
Reconocimiento del habla
Percepción computacional
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Características: Context Awareness
• Contexto
▫ Información acerca del ambiente con el cual la
aplicación está asociada
Tiempo
Localización
Dirección
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Computación Ubicua:
Aplicaciones 12
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Proyectos en curso
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Sobre transporte inteligente
En un ambiente de computación ubicua es posible que miles y miles de dispositvos interactúen entre ellos para garantizar un servicio.
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Sistemas de transporte inteligente
según la IEEE-ITSS
http://sites.ieee.org/itss/
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• Generación de mapas geo-referenciados
• Planeación de rutas en ciudades
• Monitoreo de tráfico
• Generación en tiempo real de información contextual
Ejemplos de aplicaciones
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Un ejemplo: Waze
• Una aplicación que, según su inf. “acerca de..”
▫ “Al conectar a los conductores entre sí, ayudamos a las personas a crear comunidades de conductores locales que trabajan juntos para mejorar la calidad de sus viajes diarios. Esto significa ayudarles a evitar la frustración de estar detenidos en el tráfico, avisarles sobre un control policial o recortarles cinco minutos de sus trayectos al mostrarles nuevas rutas que no habrían imaginado.”
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tomado de: https://www.waze.com/es/about
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• Título completo: “Monitoreo del Tráfico Vehicular en Tiempo-Real para Semáforos Inteligentes basado en Mobile Phone Sensing”
• Ente financiador: CONACYT – GRANDES PROBLEMAS DE MÉXICO
• Objetivo: Diseñar una herramienta para el monitoreo vehicular en tiempo-real basado en información contextual a través de mobile phone sensing.
• Tesis relacionada: “Diseño y desarrollo de un mecanismo eficiente de extracción de información contextual grupal orientado al monitoreo del nivel de tráfico vehicular haciendo uso de los sensores embebidos en teléfonos inteligentes” Maestría en ciencias de la computación Miguel Ángel Valencia Serrano (Co-dirigida con el Dr. Saúl Pomares Hernández y la Dra. Ma. del Pilar Gómez Gil). INAOE, 2014
Proyecto sobre Monitoreo de tráfico
vehicular
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Motivación Es necesario considerar las condiciones físicas de la calle: el estado de la calle, baches y topes. Conocer la información acerca de las condiciones físicas de las calles produce principalmente: 1. Menor riesgo de accidentes 2. Mayor confort durante la conducción 3. Buena planeación de rutas 4. Tiempos de viaje más bajos 5. Minimización de gastos en reparación por daños del
vehículo
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Obtención de Información Contextual de las
Calles • Topes • Baches • Estado de la
pavimentación • Tipo de
pavimentación • Cruceros • Semáforos, etc.
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Aportaciones Reconocimiento de seis tipos de contexto:
• Estado de la calles: buen, regular, mal estado • Topes, baches y estado de reposo
Reconocimiento de forma eficiente:
• Ahorro de recursos usando frecuencias de muestreo más baja
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Información Contextual de las Calles
[Valencia-Serrano, 2014]
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Reconocimiento individual (una fuente)
Recolección de datos
Pre-procesamiento
Extracción de características
Clasificación
Promedio
Promedio
(a3)
Des. Estándar
(a3) Promedio
(d3)
Des. Estándar
(d3) Promedio
(d2)
Des. Estándar
(d2) Promedio
(d1)
Des. Estándar
(d1)
Desviación estándar
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Reconocimiento individual (una fuente)
Vehículo 1 86.56 % 83.64 % 71.29 % 48.63 %
Vehículo 2 82.64 % 81.79 % 69.47 % 46.71 %
Vehículo 3 82.71 % 81.22 % 68.64 % 49.88 %
Vehículo 4 68.69 % 67.79 % 57.72 % 37.62 %
MLP
SVM
Vehículo 1 82.3 % 81.08 % 70.1 % 44.6 %
Vehículo 2 78.1 % 75.2 % 68.08 % 45.1 %
Vehículo 3 77.5 % 75.5 % 65.2 % 47.9 %
Vehículo 4 68.8 % 64.2 % 54.4 % 39.4 %
3-NN
Frecuencia de sensado
100 Hz 50 Hz 25 Hz 5 Hz
Vehículo 1 82.0 % 74.9 % 72.7 % 47.8 %
Vehículo 2 81.6 % 77.1 % 69.0 % 47.8 %
Vehículo 3 74.9 % 74.1 % 63.25 % 52.4 %
Vehículo 4 54.6 % 54.1 % 52.1 % 34.4 %
Promedio de 10 veces 3-FCV
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Reconocimiento grupal (varias fuentes)
Recolección de datos de N
fuentes
Pre-procesamiento
Fusión de datos
Clasificación Extracción de
medidas estadísticas
Se segmenta la señal utilizando una ventana de 3 segundos A cada segmento de la señal se le aplica la TWD
Segmentación TWD
Señal 1
Señal N
….
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Reconocimiento grupal (varias fuentes) Recolección
de datos de N fuentes
Pre-procesamiento
Extracción de medidas
estadísticas
Fusión de datos
Clasificación
Arquitectura de fusión de datos:
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Resultados
Frecuencia de sensado
Clasificador 100 Hz 50 Hz 25 Hz 5 Hz
MLP 93.05 % 91.39 % 84.98 % 61.64 %
SVM 90.91 % 89.58 % 84 % 60.41 %
k-NN (k=1) 90.83 % 91.08 % 80.25 % 46.9 %
k-NN (k=2) 89.25 % 88.41 % 79.58 % 42.58 %
k-NN (k=3) 91.16 % 90.91 % 81 % 44.66 %
k-NN (k=4) 90.08 % 90.74 % 80.83 % 47 %
k-NN (k=5) 90.66 % 90.16 % 81 % 47.58 %
Reconocimiento grupal (varias fuentes)
Resultados de fusionar la información de 4 dispositivos Promedio de 10 veces 3-FCV
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Análisis de resultados
• Los mejores resultados de exactitud obtenidos con el reconocimiento del contexto con una fuente fueron:
a) Con una frecuencia de muestreo de 100Hz: 86.56%
b) Con una frecuencia de muestreo de 25Hz: 71.29 %
• Los resultados en el reconocimiento grupal del contexto con cuatro vehículos consiguieron:
a) Con una frecuencia de muestreo de 100Hz: 93.05 %
b) Con una frecuencia de muestreo de 25Hz: 84.98 %
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